超声辅助车削技术与普通车削技术的对比分析

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1、《装备制造技术)2OLO年第4期超声辅助车削技术与普通车削技术的对比分析杨海强(罗姆半导体(中国)有限公司，天津300385)摘要：探讨超声辅助车削技术的优点，利用实践对比分析了超声辅助车削技术与普通车削技术的优势。超声辅助车削加工大大提高了碳／碳复合材料的表面加工质量，降低了切削温度。结论：超声辅助车削相对于普通车削，能够有效减小刀具磨损量、延长刀具使用寿命，从而提高加工效率和加工质量，减小成本。关键词：超声；辅助；车削技术；碳／碳复合材料中图分类号：TG50文献标识码：A文章编号：1672—545X(2010)04—0015—02碳／碳复合材料是以碳为基体、碳纤

2、维增强的复合材料，成机械振动，是超声设备的关键部件之一。超声换能器的种类具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导很多，按照能量转换的机理和利用的换能材料，可分为压电换电、传热和膨胀系数小等一系列优异性能，既可作为结构材料能器、磁致伸缩换能器、静电换能器、机械型换能器等。按照换承载重荷，又可作为功能材料发挥作用。随着我国高科技事业能器的振动模式，可分为纵向振动换能器、剪切振动换能器、的发展，越来越多的大型构件需要进行机械加工，甚至精密加扭转振动换能器、弯曲振动换能器、一扭复合以及纵一弯复合工，但由于碳／碳复合材料存在以上特点，属于典型的难加工振动模式

3、换能器等。在众多的超声换能器类型中，使用较多的材料，在传统的碳纤维复合材料加工过程中，易产生分层、撕是压电式和磁致伸缩换能器。裂、毛刺、拉丝等缺陷，导致工件加工表面粗糙度较大，尺寸控1．3机床本体制比较困难，甚至工件报废。因此如何进行高精密度、高效率、本试验系统利用大连第二机床厂设计制造的CKA6780低刀具磨损、高质量、低成本的加工碳／碳复合材料，已经成为型数控卧式车床，在该机床的刀架上安装超声振动系统，利用一个迫切需要解决的问题。原有的数控系统及工作台来实现超声辅助车削的数字控制。其特点如下：主轴转速高，整机质量稳定；主轴通孑L直径大，通1超声辅助车削技术的设计

4、与组成过棒料能力强使用范围广；机床操纵箱独立放置，可纵向滑移，便于操作者就近对刀；机床的外观防护采用流线型设计美超声辅助车削设备，一般包括超声波发生器、超声振动系观，防水，防屑，维护方便。统、机床本体与超声辅助车削系统4个部分。1．4超声辅助车削系统1．1超声波发生器由于超声波通过不同介质时，会在界面发生波速突变，产超声波发生器亦称为超声电源或超声频率发生器，其作生波的反射和折射现象。能量反射的大小，决定于两种介质的用是将220V／50Hz的交流电转变为一定功率的超声频电振波阻抗，介质的波阻抗相差愈大，超声波通过界面时能量的反荡信号，以提供工具往复运动和切削工件所需

5、的能量。它主要射率愈高。当超声波从液体或固体传人空气或者相反从空气由振荡级、电压放大级、功率放大级和电源部分组成。其中，振传人液体或固体的情况下，反射率都接近100％，此外空气有荡级是超声发生器的核心。振荡级由电子管或者三极晶体管可压缩性，更阻碍了超声波的传播，所以安装过程中整个超声结成电感反馈振荡电路，调节电容量可改变振荡频率，即可调振动系统的联接部分应接触紧密，在换能器与变幅杆、变幅杆节输出的超声频率。振荡级的输出经耦合至电压放大级进行与刀具的联接处均涂以凡士林油，保证不存在空气间隙，以免放大后，利用变压器倒相输送带末级功率放大管(功率放大管超声波传递过程中损失

6、能量。有时用多管并联推挽输出)，经输出变压器输至换能器。1．2超声振动系统2与普通车削技术的对比超声振动系统主要包括换能器、变幅杆和刀具，其作用是将由发生器输出的高频振荡电信号转变为机械振动，并通过2．1表面质量评定参数变幅杆使刀具作小振幅的高频振动，以进行超声辅助车削加碳，碳复合材料属于非均质材料，具有明显的各向异性，工。其中换能器就是进行能量转换的器件。在声学研究领域，其切削表面在切削热和切削力的作用下，会出现一些特殊的换能器主要是指电声换能器，它能实现电能和声能之间的相表面形貌特征，而这些又都是分布在表面的一些局部信息，通互转换。超声辅助加工中，换能器的作用是

7、将高频电振荡转换过二维轮廓是不能表达清楚的，而三维参数取点于整个区域，收稿日期：2010-01_()5作者简介：杨海强(1987一)，男，天津人，研究方向：切削机床的设计。EquipmentManufaetringTechnologyNo．4，2010能比较全面和真实的反应其切削表面质量。针对碳／碳复合以说明超声辅助车削，能够有效地减小切削热。之所以会出现材料，选择合适的评定方法及评定参数，可使切削表面粗糙度附加超声振动后温度高于普通车削的现象，主要是由于本试验的评定更加真实可靠，从而可以更好地反映其表面加工质量。加工参数较小，属于精密加工，导致产生的切削热相对